Alla base di ogni pezzo stampato in 3D c’è un modello digitale, creato o modificato in un software di modellazione 3D. Quando si parla di software di modellazione 3D, il più delle volte intendiamo software CAD, ma ci possiamo anche riferire a software di ottimizzazione e simulazione o a software di slicing e di riparazione di file STL. Inoltre, sul mercato esistono anche software per la gestione dei flussi produttivi, che non hanno a che fare con la modellazione, ma che sono sempre più utili per le aziende che desiderano industrializzare la loro produzione. Infatti, il settore dei software per la stampa 3D è ricco, ecco perché lo suddivideremo per te qui di seguito!

In termini di modellazione, è importante ricordare che quando si lavora su un modello 3D occorre tenere presenti numerosi parametri. È dunque importante pianificare in anticipo geometrie complesse, caratteristiche meccaniche, peso, costo, supporti per la stampa 3D, ecc. In questa guida, analizziamo i vari tipi di software per stampa 3D esistenti sul mercato.

Software di modellazione 3D

Quando si tratta di effettuare la modellazione di un pezzo, l’utente ha diverse opzioni: modellazione solida, di superficie, oppure organica. La scelta finale del software sarà effettuata in base alle esigenze e al rendering che si desidera dare all’oggetto stampato in 3D. Su questo può influire anche la tecnologia di stampa 3D o perfino il materiale desiderato.

Modellazione solida

Per la modellazione solida, il software CAD è spesso la soluzione più adeguata. La scelta per questa categoria di software è ampia. Al momento di scegliere con quale software CAD effettuare la modellazione, dovresti farti guidare innanzitutto dal tuo livello di esperienza. Se sei un principiante, scegli una soluzione più semplice, perché la modellazione all’inizio può essere complessa. La tua scelta dipenderà anche da alcune delle funzioni che ti potrebbero servire, solitamente dettate dal settore in cui lavori. Infine, chiediti se desideri una soluzione in cloud oppure no.

I software CAD impiegano spesso il design parametrico che, come suggerisce il nome, permette a un modello 3D di essere definito da parametri facilmente sostituibili: la modellazione prende forma tramite la programmazione, anziché il disegno.

Questo tipo di soluzione permette all’utente di cambiare le caratteristiche di un pezzo (lunghezza, angolo, coordinate rispetto a un punto di riferimento o a una distanza). Il tutto inizia con un disegno composto da curve 2D chiuse; quindi l’utente aggiunge una serie di funzioni per creare una forma 3D.

Questa tecnica è simile al design generativo, che rende possibile definire obiettivi di design e limiti e di analizzare le prestazioni di ciascun parametro (materiale, peso, resistenza, costo, ecc.). Il software esplora tutte le possibili permutazioni di un design, generando rapidamente design alternativi, testa e impara a ciascuna iterazione cosa funziona e cosa no.

Il design parametrico è più rigido della modellazione diretta ed è utilizzato principalmente da ingegneri meccanici e designer industriali. Alcuni dei software più popolari con tali funzioni sono Solidworks, Catia, CREO, Fusion 360 e FreeCAD per la versione gratuita.

Va notato che, secondo un sondaggio condotto da 3DHubs tra 750 professionisti, Solidworks è il software CAD più utilizzato, da ingegneri (50%) e progettisti (49%). È seguito da AutoCAD, Fusion 360 e Rhino solutions, rivolto ai designer.

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Design parametrico con SOLIDWORKS
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Design generativo con Autodesk
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Software di modellazione FreeCAD 3D 

Modellazione di superfici


Questo tipo di design è solitamente apprezzato dagli utenti alla ricerca dell’estetica. Come suggerisce il nome, il software per la modellazione di superfici definisce la superficie dell’oggetto e non il suo interno. Nella maggior parte dei casi è impiegato nel settore artistico, in particolare in quello dell’animazione 3D. Le soluzioni più conosciute sono CATIA di Dassault Systèmes, Blender o Rhinoceros. Quest’ultimo, ad esempio, è uno strumento particolarmente apprezzato da designer industriali e architetti.

 

Modellazione organica

Consente di creare superfici dalla forma libera con dettagli estremamente complessi ed è solitamente utilizzata per disegnare personaggi o sculture. I due software più utilizzati sul mercato sono senza dubbio ZBrush di Pixologic e Mudbox di Autodesk. Questi ultimi sono estremamente rinomati nel settore cinematografico e tra i designer di gioielli.

Una volta creato il modello 3D su un software di modellazione, il passaggio successivo è quello di assicurarsi che sia stampabile in 3D. Esistono numerose soluzioni per ottimizzare o perfino simulare la stampa del pezzo, riducendo così il rischio di errori di stampa.


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ZBrush è uno dei software più noti 
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Software Mudbox
Il software di modellazione organica permette di raggiungere un alto livello di precisione 

Software di simulazione e ottimizzazione

Il software di ottimizzazione topologica non può non essere menzionato quando si tratta di modellazione e simulazione. Questo strumento rende possibile definire la migliore distribuzione di materiale in un dato volume soggetto a limiti. In altre parole, rimuove il materiale da un pezzo quando non è necessario per il suo corretto funzionamento. L’ottimizzazione topologica permette di rispettare i limiti di carico e di resistenza, riducendo in maniera considerevole il peso finale. Questi software di ottimizzazione offrono geometrie più complesse, risparmio di peso e, di conseguenza, migliori prestazioni in settori come quello automobilistico o aeronautico. Tra le soluzioni esistenti, possiamo menzionare solidThinking Inspire, Ansys o 4D_Additive, o Crea Simulate.

Il software di simulazione ti permette invece di prevedere digitalmente i risultati di un processo di stampa 3D. Regalano tempo prezioso all’utente in quanto individuano possibili errori di stampa in pochi minuti, riducendo così i costi associati agli scarti di stampa. L’utente può simulare vari parametri: distorsione, temperatura o post-elaborazione. Rende inoltre possibile valutare l’esigenza di supporti di stampa e identificare aree critiche dove si possono verificare deformazioni.

I parametri da simulare dipendono dalla tecnologia di stampa impiegata. Ad esempio, per la modellazione a deposizione fusa (FDM), il fulcro sarà la valutazione del rischio di svergolatura; in questi casi la simulazione aiuterà a stabilire se il pezzo deve essere ridisegnato o se l’adesione al piatto deve, ad esempio, essere aumentata.

Se è stata utilizzata la sinterizzazione laser selettiva (SLS), potresti osservare la formazione di zone più o meno calde sul pezzo, che causano la deformazione del pezzo stesso o una scarsa qualità superficiale. Simulando le proprietà termiche del tuo modello 3D, questi errori possono essere evitati al momento della stampa.

Gli strumenti di ottimizzazione della topologia permettono di ottimizzare il consumo di materiale
Strumento di simulazione di Siemens
Il software EOS permette di visualizzare le zone termiche 

Slicer e software per riparare i file STL

Gli slicer

È un must quando desideri stampare in 3D: lo slicer, o software di slicing, taglia il modello 3D in sottili strati digitali che corrispondono agli strati di materiale estruso dalla stampante 3D.

Lo slicer trasmette alla stampante tutte le istruzioni che deve seguire; queste sono solitamente scritte in una lingua chiamata G-code. Ad esempio, lo slicer definisce la risoluzione, la velocità di stampa o l’altezza dello strato. Si tratta dunque di un software centrale nel processo di produzione additiva. Per le stampanti 3D FDM ci sono due categorie di slicer: software universali open source, come Cura (sviluppato da Ultimaker), Repetier e Slic3r o software a pagamento come Simplify3D, ma anche software di proprietà come ReplicatorG di MakerBot, ZSuite di Zortrax o Voxelizer di ZMorph.

Riparazione

Mentre i software di simulazione individuano gli errori prima della stampa, il software STL di riparazione li può correggere: si tratta di un asset chiave nel processo di stampa. Alcuni slicer sono in grado di individuare i difetti base esistenti a livello del file 3D, ma non individuano necessariamente tutto.

Fortunatamente, è disponibile un software dedicato per riparare file STL danneggiati, garantendo un processo di stampa 3D ottimale. Alcuni strumenti possono essere scaricati, altri sono disponibili online, open-source o meno. Qualunque sia il tuo livello, dovresti essere in grado di trovare una soluzione adeguata per te. Tra i più noti ci sono NetFabb e MakePrintable.

Strumenti di gestione di stampa 3D

Se devi effettuare diverse stampe 3D contemporaneamente in punti diversi o se la tua azienda ha una vasta fornitura di macchine, ci sono soluzioni di gestione di stampanti 3D disponibili per semplificare il flusso di lavoro. Questi solitamente includono monitoraggio a distanza, gestione multi-utente, riempimento ottimizzato dei raccoglitori di produzione o migliore controllo macchine, il tutto per facilitare l’esperienza utente e automatizzare i passaggi di produzione.

Alcuni dei software attualmente disponibili sono Octoprint, Astroprint o PrintRun. 3D Printer OS, ad esempio, collega le diverse stampanti 3D presenti in una rete per coordinare tutta la stampa e aumentare la produttività. Per i produttori, le case editrici di software come Dassault Systèmes, Siemens, 3YOURMIND e AMFG hanno anche lanciato soluzioni per questa esigenza del settore.

software 3d

Astroprint aiuta il flusso di lavoro della stampa 3D

3D Printer OS
La piattaforma di 3YOURMIND

Altri software di stampa 3D

Come avrai capito, quando si parla di software per la stampa 3D ci sono numerosi strumenti. Per completare questa panoramica, ti presentiamo altri 2 tipi di soluzioni:

– Software per proteggere i tuoi design: sul mercato sono presenti alcune soluzioni studiate per proteggere i tuoi dati e permettere la ripetibilità e la tracciabilità della produzione. Quando un utente modella un pezzo, può essere molto importante proteggere alcuni dati, più o meno sensibili, e garantire che i flussi digitali siano crittografati. Alcuni programmi software permettono ora di mettere in sicurezza tutta la linea, dai CAD alla produzione. È questo il caso, ad esempio, di Identify3D.

– Applicazioni di scansione 3D: un’opzione di modellazione è la scansione 3D. L’utente può creare direttamente un file 3D a partire da un oggetto scansionato. Oggi esistono numerosi scanner, ma talvolta possono essere complicati da usare o piuttosto inaccessibili. Le applicazioni di scansione 3D sono una buona alternativa. Alcune sono scaricabili su smartphone e ti permettono di effettuare direttamente la scansione dalla videocamera di un telefono. In particolare ci riferiamo al software di fotogrammetria che, come suggerisce il nome, impiega le fotografie per ricreare un modello digitale. Se desideri saperne di più puoi dare un’occhiata alla nostra classifica dei migliori software di fotogrammetria presenti sul mercato.